單片機(jī)簡易頻率計課程設(shè)計報告

1、<p><b>　　單片機(jī)課程設(shè)計報告</b></p><p>　　簡 易 頻 率 計 設(shè) 計</p><p><b>　　學(xué) 院： </b></p><p><b>　　班 級： </b></p><p><b>　　姓 名：</b

2、></p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　完成日期：2012-03-25</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要

3、- 2 -</b></p><p>　　第一章 頻率計設(shè)計概述- 3 -</p><p>　　第二章 AT89C51單片機(jī)及其引腳說明- 3 -</p><p>　　第三章 分頻電路- 5 -</p><p>　　第四章 顯示電路- 6 -</p><p>　　第五章 系統(tǒng)整體原理圖- 7 -&l

4、t;/p><p>　　第六章 系統(tǒng)軟件設(shè)計- 8 -</p><p>　　1．測頻軟件實現(xiàn)原理- 8 -</p><p>　　2．軟件流程圖- 9 -</p><p>　　3．程序設(shè)計- 9 -</p><p>　　第七章 仿真測試結(jié)果- 11 -</p><p>　?。?）復(fù)位操作-

5、11 -</p><p>　　（2）頻率為9HZ- 12 -</p><p>　?。?）頻率為99HZ- 12 -</p><p>　?。?）頻率為999HZ- 13 -</p><p>　?。?）頻率為9999HZ- 13 -</p><p>　　第八章 單片機(jī)課程設(shè)計原材料清單- 14 -</p&g

6、t;<p>　　結(jié)束語- 14 -</p><p>　　1.結(jié)論- 14 -</p><p>　　2.致謝- 15 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 15 -</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，信號頻率的測量在科技研究

7、和實際應(yīng)用中的作用日益重要。傳統(tǒng)的頻率計通常是用很多的邏輯電路和時序電路來實現(xiàn)的，這種電路一般運(yùn)行較慢，而且測量頻率的范圍較小?？紤]到上述問題，本文設(shè)計一基于單片機(jī)設(shè)計頻率計。本文從頻率計的原理出發(fā)，介紹了基于單片機(jī)的頻率計的設(shè)計方案，選擇了實現(xiàn)系統(tǒng)的各種電路元器件，并對硬件電路進(jìn)行了仿真，并焊制出了實際的電路板，測試表明與理論大體相符。</p><p>　　關(guān)鍵字：單片機(jī)；頻率計；測量；AT89C51</

8、p><p><b>　　頻率計設(shè)計概述</b></p><p>　　本頻率計的設(shè)計以AT89C51單片機(jī)為核心，利用他內(nèi)部的定時／計數(shù)器完成待測信號頻率的測量。</p><p>　　單片機(jī)AT89C51內(nèi)部具有2個16位定時／計數(shù)器，定時／計數(shù)器的工作可以由編程來實現(xiàn)定時、計數(shù)和產(chǎn)生計數(shù)溢出時中斷要求的功能。</p><p>

9、;　　設(shè)計將定時/計數(shù)器0設(shè)置工作在定時方式，定時/計數(shù)器1設(shè)置工作在計數(shù)方式。</p><p>　　在定時器工作方式下，在被測時間間隔內(nèi)，每來一個機(jī)器周期，計數(shù)器自動加1（使用12 MHz時鐘時，每1μs加1），這樣以機(jī)器周期為基準(zhǔn)可以用來測量時間間隔。在計數(shù)器工作方式下，加至外部引腳的待測信號發(fā)生從1到0的跳變時計數(shù)器加1，這樣在計數(shù)閘門的控制下可以用來測量待測信號的頻率。外部輸入在每個機(jī)器周期被采樣一次，這

10、樣檢測一次從1到0的跳變至少需要2個機(jī)器周期（24個振蕩周期），所以最大計數(shù)速率為時鐘頻率的1／24（使用12 MHz時鐘時，最大計數(shù)速率為500 kHz）。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)及其引腳說明：</p><p>　　89C51是一種高性能低功耗的采用CMOS工藝制造的8位微控制器，它提供下列標(biāo)準(zhǔn)特征：4K字節(jié)的程序存儲器，128字節(jié)的RAM,32條I/O線，2個16位定

11、時器/計數(shù)器, 一個5中斷源兩個優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)，一個雙工的串行口, 片上震蕩器和時鐘電路。</p><p><b>　　引腳說明：</b></p><p><b>　　·VCC：電源電壓</b></p><p><b>　　·GND:地</b></p><p

12、>　　·P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，作為輸出口用時，每個引腳能驅(qū)動8個TTL邏輯門電路。當(dāng)對0端口寫入1時，可以作為高阻抗輸入端使用。</p><p>　　當(dāng)P0口訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。在這種模式下，P0口具有內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　在EPROM編程時，P0口接收指令字節(jié)，同時輸出指令字節(jié)在程序

13、校驗時。程序校驗時需要外接上拉電阻。</p><p>　　·P1口：P1口是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1口的輸出緩沖能接受或輸出4個TTL邏輯門電路。當(dāng)對P1口寫1時，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時，P1口因為內(nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時會輸出一個低電流（IIL）。</p><p>　　·P2口：P2是

14、一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P2口的輸出緩沖能驅(qū)動4個TTL邏輯門電路。當(dāng)向P2口寫1時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可以用作輸入口。作為輸入口，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出電流（IIL）。</p><p>　　P2口在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如MOVX ＠ DPTR）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下，P2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻

15、功能當(dāng)輸出1時。當(dāng)利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時（例MOVX ＠R1）,P2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。</p><p>　　當(dāng)EPROM編程或校驗時，P2口同時接收高8位地址和一些控制信號。</p><p>　　·P3口：P3是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P3口的輸出緩沖能驅(qū)動4個TTL邏輯門電路。當(dāng)向P3口寫1時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可以用

16、作輸入口。作為輸入口，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出電流（IIL）。</p><p>　　P3口同時具有AT89C51的多種特殊功能，具體如下表1所示:</p><p>　　表1 P3口的第二功能</p><p>　　·RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><

17、;p>　　·ALE/:當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低8位字節(jié)。當(dāng)在Flash編程時還可以作為編程脈沖輸出（）。</p><p>　　一般情況下，ALE是以晶振頻率的1/6輸出，可以用作外部時鐘或定時目的。但也要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。</p><p>　　·：程序存儲允許時外部程序存儲器的讀選通信號。當(dāng)A

18、T89C52執(zhí)行外部程序存儲器的指令時，每個機(jī)器周期兩次有效，除了當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過兩個信號。</p><p>　　·/VPP:外部訪問允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲器從0000H到FFFH單元的指令，必須同GND相連接。需要主要的是，如果加密位1被編程，復(fù)位時EA端會自動內(nèi)部鎖存。</p><p>　　當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時，應(yīng)該接到VCC端。</

19、p><p>　　·XTAL1：振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時鐘電路的輸入端。</p><p>　　·XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　在本次設(shè)計中，采用89C51作為CPU處理器，充分利用其硬件資源，結(jié)合D觸發(fā)器CD4013，分頻器CD4060，模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)CD4051，計數(shù)器74LS90等數(shù)字處理芯片，主要控制兩大硬件模塊，量

20、程切換以及顯示模塊。</p><p><b>　　第三章 分頻電路</b></p><p>　　本次設(shè)計采用的是脈沖定時測頻法，由于考慮到單片機(jī)的定時計數(shù)器得計數(shù)</p><p>　　能力有限，無法對過高頻進(jìn)行測量，所以我們對待測信號進(jìn)行了分頻，這樣能提高測量頻率的范圍，還能相應(yīng)的提高頻率測量的精度。所以我們需要把待測信號進(jìn)行分頻。其原理圖如3

21、.3</p><p>　　3.3 4040原理圖 </p><p><b>　　第四章 顯示電路</b></p><p>　　我們測量的頻率最終要顯示出來八段LED 數(shù)碼管顯示器由8 個發(fā)光二極管組成。基中7 個長條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個圓點形的發(fā)光管在數(shù)碼管顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。LED 數(shù)

22、碼管顯示器有兩種形式：一種是8 個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED 數(shù)碼管顯示器；另一種是8 個發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED 數(shù)碼管顯示器。如下圖所示。共陰和共陽結(jié)構(gòu)的LED 數(shù)碼管顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當(dāng)二極管導(dǎo)通時，對應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。8個筆劃段 h g f e d c b a 對應(yīng)于一個字節(jié)（8 位）的D7、D6、D5、。D4、D3、D2、D1、D

23、0，于是用8 位二進(jìn)制碼就能表示欲顯示字符的字形代碼。</p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)碼管顯示器顯示常用兩種辦法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃</p><p>　　描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個數(shù)碼管顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能</p><p>　　的I/O 接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)

24、據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種辦法單片機(jī)中CPU 的開銷小,能供給單獨鎖存的I/O 接口電路很多。在單片機(jī)系統(tǒng)中動態(tài)掃描顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一。其接口電路是把所有顯示器的8 個筆劃段a-h 同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極COM 是各自獨立地受I/O 線控制。CPU 向字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是那個顯示器亮，則取決于COM 端，而這一端是由I/O 控制的，所以我

25、們就能自行決定何時顯示哪一位了。而所謂動態(tài)掃描就是指我們采用分時的辦法，輪流控制各個顯示器的COM 端，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間是極為短暫的（約1ms），但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。其原理圖3.4</p><p>　　3.4顯示電路原理圖</p&

26、gt;<p>　　第五章 系統(tǒng)整體原理圖</p><p>　　第六章 系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　1． 測頻軟件實現(xiàn)原理</p><p>　　測頻軟件的實現(xiàn)是基于電路系統(tǒng)來進(jìn)行設(shè)計的。本次設(shè)計采用的是脈沖定時</p><p>　　測頻法，所以在軟件實現(xiàn)上基本遵照系統(tǒng)的設(shè)計原理，進(jìn)行測頻。本次軟件設(shè)計語言采用C語言，在電腦上

27、編譯通過后即可下載到電路上的實際電路中，即可實現(xiàn)頻率的測量。</p><p><b>　　2．軟件流程圖 </b></p><p><b>　　While(1)</b></p><p><b>　　3． 程序設(shè)計 </b></p><p>　　#include<reg51

28、.h></p><p>　　bit int_flag;</p><p>　　unsigned char volatile T0Count;</p><p>　　unsigned char volatile T1Count;</p><p>　　unsigned char code table[] ={0x3f,0x06,0x5b,0x4

29、f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};</p><p>　　unsigned char code temp[] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};</p><p>　　unsigned long sum;</p><p>　　unsigned char Led[4];</p><p>　　void d

30、elay(unsigned int num ){</p><p>　　while(--num);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init(void){</p><p>　　TMOD=0x15;//TMOD=0x51; //T1定時，T0計數(shù)</p><p>

31、　　TH1=(65536-50000)/256;//TH0=(65536-50000)/256; //定時50ms</p><p>　　TL1=(65536-50000)%256;// TL0=(65536-50000)%256;</p><p>　　TH0=0x00;//TH1=0x00;</p><p>　　TL0=0x00;//TL1=0x00;</p

32、><p><b>　　}</b></p><p>　　void disp(void){</p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　for(i=0;i<4;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>

33、;　　P2=temp[i];//片選</p><p>　　P0=table[Led[i]];//取數(shù)據(jù)顯示</p><p>　　delay(100);//延時1毫秒</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　voi

34、d main(void){</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　init();</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　TR1=1;</b></p><

35、;p><b>　　ET1=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　while(1){</b></p><p>　　if(int_flag==1){</p><p>　　int_flag=0;</p><

36、;p>　　sum=TL0+TH0*256+T0Count*65536; //計算脈沖個數(shù)</p><p>　　Led[3]=sum%10000/1000;//顯示千位</p><p>　　Led[2]=sum%1000/100;//顯示百位</p><p>　　Led[1]=sum%100/10;//顯示十位</p><p>　　Le

37、d[0]=sum%10;//顯示個位</p><p>　　T1Count=0x00;</p><p>　　T0Count=0;</p><p><b>　　TH0=0x00;</b></p><p><b>　　TL0=0x00;</b></p><p><b>　

38、　TR0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　disp();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　vo

39、id int_t1(void) interrupt 3{</p><p>　　TH1=(65535-50000)/256;</p><p>　　TL1=(65536-50000)%256;</p><p>　　T1Count++;</p><p>　　if(T1Count==20){</p><p><b>

40、　　TR0=0;</b></p><p>　　int_flag=1;</p><p>　　T1Count=0x00;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void int_T0(void) inter

41、rupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　T0Count++;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　第七章 仿真測試結(jié)果</p><p><b>　　復(fù)位操作</b></p><

42、p>　　頻率為9HZ，頻率捕捉很準(zhǔn)</p><p>　　頻率為99HZ，頻率捕捉很準(zhǔn)</p><p>　　頻率為999HZ，頻率捕捉較準(zhǔn)，產(chǎn)生一定誤差</p><p>　　頻率為9999HZ，頻率捕捉較準(zhǔn)，產(chǎn)生較大誤差</p><p>　　第八章 單片機(jī)課程設(shè)計原材料清單</p><p><b>　　結(jié)

43、束語</b></p><p><b>　　1.結(jié)論</b></p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計時，必須先確定該系統(tǒng)的技術(shù)要求，這是系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)和出發(fā)點，整個設(shè)計過程都必須圍繞這個技術(shù)要求來工作。在設(shè)計時遵循從整體到局部也即自上而下的原則。把復(fù)雜的問題分解為若干個比較簡單的、容易處理的問題，分別單個的加以解決。將總?cè)蝿?wù)分解成可以獨立表達(dá)的子任務(wù)，這些

44、子任務(wù)再向下分，直到每個子任務(wù)足夠簡單，能夠直接而容易的實現(xiàn)為止。在程序調(diào)試時應(yīng)按各個功能模塊分別調(diào)試。</p><p>　　在程序設(shè)計時，正確合理的設(shè)計是非常重要的，正確的程序設(shè)計包括程序的結(jié)構(gòu)是否合理，一些循環(huán)結(jié)構(gòu)和循環(huán)指令的使用是否恰當(dāng)，能否使用較少的循環(huán)次數(shù)或較快的指令，是否能把某些延遲等待的操作改為中斷申請服務(wù)，能否把某些計算方法和查表技術(shù)適當(dāng)簡化等。另外程序的設(shè)計要具有可擴(kuò)展性，程序的結(jié)構(gòu)要標(biāo)準(zhǔn)化，便

45、于閱讀、修改和擴(kuò)充。</p><p>　　通過本次課程設(shè)計，我更加地了解和掌握單片機(jī)的基本知識和基本的編寫程序，也更加深入地了解單片機(jī)這么課程，掌握匯編語言的設(shè)計和調(diào)試方法。對于認(rèn)識到自己在知識方面存在的不足，明確今后的學(xué)習(xí)方向是非常有益的。在設(shè)計過程中，得到了我的指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)與幫助，在此一并表示衷心的感謝。</p><p><b>　　2.致謝</b><

46、/p><p>　　衷心感謝xx老師的悉心指導(dǎo)，是你們的幫助讓我順利的完成了課程設(shè)計。同時也感謝給予我?guī)椭耐瑢W(xué)！謝謝你們！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李雷等編.《集成電路應(yīng)用實驗》.國防工業(yè)出版社2003</p><p>　　[2] 李雷等編.《電子技術(shù)應(yīng)用實驗教程》.電子科技

47、大學(xué)出版社,2006</p><p>　　[3] 朱紅等編.《電子技術(shù)綜合實驗》.電子科技大學(xué)出版社,2005</p><p>　　[4] 馮熙昌編.《電子電話機(jī)集成電路手冊》.人民郵電出版社,1996</p><p>　　[5] 李華等編.《MCS-51 系列單片機(jī)實用接口技術(shù)》.北京航空航天大學(xué)出版社，1993</p><p>　　[6]

48、 徐惠民，《安德寧等編.單片微型計算機(jī)原理接口及應(yīng)用》.北京郵電大學(xué)出版社,2000</p><p>　　[7] 張毅坤， 陳善久,單片微型計算機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社，2002.</p><p>　　[8] 張友德，趙志英，徐時亮.單片微機(jī)原理應(yīng)用與實驗.復(fù)旦大學(xué)出版社，2000.</p><p>　　[9] 張毅剛，彭善元，董繼承.單片機(jī)原理及應(yīng)用.